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紫外光電子能譜（UPS）

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紫外光電子能譜（UPS）

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馬騁

XRD、UPS、XPS、DLS、GIXRD、2D-WAXD、AFM-IR測試工程師

具有多年XPS、DLS等操作經(jīng)驗(yàn)。精通XPS技術(shù)在材料表征上的應(yīng)用，尤其在催化、電池材料的峰形處理方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)和實(shí)操技能。同時(shí)，在DLS樣品制備和濃度效應(yīng)分析上有獨(dú)到的理解和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目介紹

紫外光電子能譜UPS（Ultraviolet Photoelectron Spectrometer）用于測定導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的功函數(shù)與價(jià)帶頂，它是以紫外線為激發(fā)光源的光電子能譜。激發(fā)源的光子能量較低，該光子產(chǎn)生于激發(fā)原子或離子的退激，最常用的低能光子源為氦Ⅰ和氦Ⅱ。紫外光電子能譜主要用于考察氣相原子、分子以及吸附分子的價(jià)電子結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用：電子能譜目前主要應(yīng)用于催化、金屬腐蝕、粘合、電極過程和半導(dǎo)體材料與器件等這樣一些極有應(yīng)用價(jià)值的領(lǐng)域，探索固體表面的組成、形貌、結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)、電子結(jié)構(gòu)和表面鍵合等信息。隨著時(shí)間的推移，電子能譜的應(yīng)用范圍和程度將會(huì)越來越廣泛，越來越深入。由于紫外光電子能譜的光源能量較低，線寬較窄（約為0.01eV),只能使原子的外層價(jià)電子、價(jià)帶電子電離，并可分辨出分子的振動(dòng)能級(jí),因此它被廣泛地用來研究氣體樣品的價(jià)電子和精細(xì)結(jié)構(gòu)以及固體樣品表面的原子、電子結(jié)構(gòu)。

樣品要求

1. 樣品為塊體或薄膜，尺寸小于1*1cm，厚度小于2mm，最好是新鮮干燥的薄膜、塊體材料，表面平整無污染（請(qǐng)標(biāo)記好測試面）；

2. 粉末樣品實(shí)驗(yàn)室制樣一般壓縮在導(dǎo)電膠上。如果客戶使用旋涂法制備樣品，要求是基材材質(zhì)為ITO、FTO、單晶硅片等半導(dǎo)體材料。旋涂成膜也可以，要求均勻，厚度大于測試深度2nm，若制樣造成數(shù)據(jù)問題，需您自行承擔(dān)責(zé)任；

3. 盡量注明膜厚度，測試時(shí)作為參考；

4. UPS的光斑大小一般是1*1-3*3mm；默認(rèn)激發(fā)源采用HeI（21.22eV）；

5. 測試粉末樣品風(fēng)險(xiǎn)大，不建議做，測試反饋真實(shí)數(shù)據(jù)，若是樣品問題造成數(shù)據(jù)問題，不支持解釋與復(fù)測，下單即默認(rèn)接受風(fēng)險(xiǎn)；若提供粉末樣品，最好能多提供一些樣品以便實(shí)驗(yàn)調(diào)整，至少需要50mg樣品，多多益善。

6. UPS塊體樣品測試時(shí)上下表面會(huì)粘導(dǎo)電膠，取下后也無法完全去除，因此UPS塊體樣品沒有特別說明，樣品不保留；UPS只測表面2nm左右的厚度，測試敏感，樣品在空氣中的放置時(shí)間長短也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響，因此不支持復(fù)測，敬請(qǐng)諒解！

項(xiàng)目案例

常見問題

1、紫外光電子能譜的工作原理？

紫外光電子能譜的工作原理基于光電效應(yīng)。當(dāng)能量為hν的紫外光子照射到材料表面時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后逸出材料表面。這些逸出電子的動(dòng)能滿足關(guān)系式：Ek = hν - EB - φ，其中EB是電子在材料中的結(jié)合能，φ是材料的功函數(shù)。

通過測量逸出電子的動(dòng)能分布，并利用上述關(guān)系式，我們可以反推出電子在材料中的能帶結(jié)構(gòu)，包括價(jià)帶頂位置、電子態(tài)密度分布等關(guān)鍵信息。

2、樣品為什么必須是導(dǎo)體或半導(dǎo)體？

測試UPS的樣品必須導(dǎo)電，不然測量出來的WF或者VB不準(zhǔn)，如果樣品很薄的話，對(duì)導(dǎo)電性的要求會(huì)比較低，但仍需導(dǎo)電。

3、UPS測試加偏壓的目的是什么？

給激發(fā)出來的表面電子助推，有利于探測器收集。如果不加偏壓，信號(hào)會(huì)比較弱。

4、測試UPS帶一個(gè)金標(biāo)樣的作用是？

主要是校準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的位置。一般費(fèi)米能級(jí)位置偏離值只需要看不加偏壓的Au的數(shù)據(jù)，如果需要分析Au的功函數(shù)就需要用加偏壓的Au的數(shù)據(jù)。

5、UPS測試中Kinetic Energy 和Binding Energy 如何轉(zhuǎn)換？

Eb+Ek=1486.6。

6、HOMO能級(jí)能通過UPS測試得到嗎？

一般用電化學(xué)的循環(huán)伏安法測量HOMO，可以把UPS的價(jià)帶頂作為HOMO，但與真實(shí)的HOMO的對(duì)應(yīng)關(guān)系還沒有定論。UPS測不了材料的所有能級(jí)，只能測費(fèi)米能級(jí)、價(jià)帶。

7、粉末樣測 UPS 信號(hào)不好是為什么？

粉末樣品在測試 UPS 時(shí)，問題較多，可能的原因有粉末樣品導(dǎo)電性較差，形貌粗糙，或者粉末樣品表面的污染物比較多，可能還有表面活性劑。我們知道 UPS 的探測深度非常小，通常只有 2-3nm，如果表面有污染，會(huì)影響 UPS 譜圖。

如果要測試粉末樣品的 UPS，建議盡可能提高樣品質(zhì)量，去除表面污染，然后制成薄膜，例如將粉末分散在酒精溶劑中，然后滴涂在導(dǎo)電基底（如硅片）上形成均勻薄膜。為了保證數(shù)據(jù)可靠，建議在樣品表面測試多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。

8、XPS 和 UPS 得到的價(jià)帶差異在哪？

材料的價(jià)態(tài)譜既可以利用 UPS 得到，也可以通過 XPS 測得。相比來說，XPS 到的譜信號(hào)強(qiáng)度比較弱，需要很長的時(shí)間才能得到信噪比好的譜。而 UPS 得到的價(jià)態(tài)譜強(qiáng)度要大得過，要高 3-4 個(gè)數(shù)量級(jí)，這是因?yàn)榈湍茈娮酉鄬?duì)于 21.22eV 的電子有更大的光電離截面，因此采譜時(shí)間更快，同時(shí) UPS 有高的能量分辨率，可以清楚分辨一些比較精細(xì)的譜。

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1. 復(fù)測保證

如果在訂單完成之后7天內(nèi)對(duì)結(jié)果存疑,可申請(qǐng)同條件免費(fèi)復(fù)測，更換條件或者參數(shù)不能參與免費(fèi)復(fù)測保障服務(wù)，全程由專業(yè)團(tuán)隊(duì)操作，確保結(jié)果有效性；

2. 具體細(xì)則

每單限1次復(fù)測機(jī)會(huì)，單次需小于5個(gè)樣品; 此外免費(fèi)復(fù)測樣品必須為同一樣，私人定制、云視頻測試不可享受此服務(wù)；

3. 注意事項(xiàng)

如果由于您自身樣品的情況(樣品有問題/選錯(cuò)測試條件等)將不可享受此服務(wù)；

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